Forschungsbereichübergreifendes Projekt E: Cluster eingebetteter Mikrosysteme

Eingebettete Mikrosysteme werden oft in großer Stückzahl im Verbund eingesetzt. In solchen Anwendungen ergeben sich neue Möglichkeiten, aber auch neue Herausforderungen. In diesem forschungsübergreifenden Projekt wird als ein Anwendungsszenario ein autonom fliegender Schwarm von Prallluftschiffen (Blimps) betrachtet. Neben der Fortsetzung der Arbeiten am Blimp aus der ersten Phase des Graduiertenkollegs wird als weitere gemeinsame Themenstellung die Entwicklung eines besonders energiesparsamen Sensornetzwerks betrachtet, ein Themenbereich, der bereits beim Aufbau des Blimp-Clusters eine wichtige Rolle (Gewichtsersparnis, Verlängerung der Lebensdauer, Kommunikation, Kooperation) spielt, aber auch für sich genommen eine zentrale Aufgabenstellung mit vielen weiteren denkbaren Anwendungen darstellt.

In der Koordination von autonom fliegenden Fahrzeugen steht die Forschung noch ganz am Anfang. Man hat große Fortschritte bei einzelnen autonom fahrenden oder fliegenden Fahrzeugen erreicht, wie man an der DARPA Grand Challenge und militärischen Flugdrohnen sehen kann. Auch gibt es eine Reihe von Forschungsprojekten, die sich einem Team von autonom fahrenden Einheiten widmen. Für Cluster von autonom fliegenden Einheiten gibt es bislang kaum funktionierende Prototypen.

Gerade die notwendige Miniaturisierung macht den Einsatz von eingebetteten Mikrosystemen notwendig. Andere Voraussetzungen sind die Einsparung von Energie, um das Gewicht der Energiespeicher zu verringern. Nur in der Kombination und Synergie von Hardware und Software, wie sie im Rahmen dieses Graduiertenkollegs geboten wird, kann es gelingen neuartige Lösungen zu erzeugen.

Ein Schwerpunkt dieses Teilprojekts ist die Energieeinsparung drahtloser Sensornetze, eine Fragestellung, die, wie bereits oben angedeutet, auch unabhängig von hohem Interesse ist, da der Energieverbrauch die Größe und Verfügbarkeit von Sensornetzen maßgeblich beeinflusst. In einem drahtlosen Sensornetz hat man folgende Verbraucher:

• Sensoren und Aktuatoren: Energieverbrauch zur Realisierung der jeweiligen Sensor- und Aktoraufgaben ist notwendig und durch geschickteWahl der Sensor- und Aktuator-Hardware bedingt beeinflussbar.
• Mikroprozessoren: Der Energieverbrauch hängt unmittelbar mit der Messung oder Steuerung vor Ort zusammen. Daneben fällt hier auch ein gewisser Rechenbedarf zur Steuerung der Kommunikationseinheiten an.
• Transceiver: In den meisten Sensornetzwerken stellt dieser Energieverbrauch den größten Anteil.

Für all diese Bereiche sind die Einsparpotenziale noch nicht vollständig ausgeschöpft. Besonders erwähnenswert sind neue Konzepte durch energiesparende Betriebssysteme und Programmierumgebungen, wake-up-fähige Transceiver für Ad-hoc-Netze sowie das neue Forschungsgebiet energiesparsamer Algorithmen und deren Umsetzung in Netzwerkprotokollen. Zudem kann man durch enge Kooperation zwischen Hardware- und Software-Design synergetische Effekte erwarten.

Kontakt:
Prof. Dr. Wolfram Burgard
Lehrstuhl für Autonome Intelligente Systeme
Institut für Informatik
Georges-Köhler-Allee 079, 79110 Freiburg
Telefon: 0761-203-8026 | Fax: 0761-203-8007 | E-Mail